本發(fā)明涉及葉輪，特別是風(fēng)機(jī)的葉輪，屬于流體葉輪機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在主動(dòng)抽吸空氣進(jìn)行過(guò)濾的頭戴式空氣凈化器中，需要使用風(fēng)扇工作來(lái)抽吸空氣進(jìn)入空濾層進(jìn)行空濾，過(guò)濾后的空氣供給人的口部、鼻部進(jìn)行呼吸。

湯斌洪(中國(guó)專利，口罩用軸流風(fēng)扇及其口罩，cn205446182u，公開(kāi)日2016.08.10)設(shè)計(jì)的軸流風(fēng)扇雖然較普通的風(fēng)扇風(fēng)力增強(qiáng)了，能夠克服過(guò)濾層的阻力，方便呼吸有困難的兒童、年老體弱的老人佩戴空氣凈化器。然而，由于其采用的是軸流動(dòng)葉輪(即該發(fā)明專利中的軸流風(fēng)扇動(dòng)葉)+軸向?qū)~(即該發(fā)明專利中的軸流風(fēng)扇靜葉)的形式，在實(shí)際用戶使用后發(fā)現(xiàn)該形式的風(fēng)扇能夠?qū)崿F(xiàn)較大空氣量的輸送，但是，其能夠達(dá)到的風(fēng)壓仍然不足以完全克服過(guò)濾層(比如實(shí)際中使用的過(guò)濾棉)的阻力，特別是在霧霾嚴(yán)重時(shí)，微小顆粒會(huì)很快堵塞過(guò)濾層而使得阻力更大，同時(shí)該形式的風(fēng)扇效率偏低。

解決以上風(fēng)壓不足問(wèn)題的一個(gè)通用慣常方法是采用出氣蝸殼來(lái)進(jìn)行升壓，加裝出氣蝸殼的風(fēng)扇能夠達(dá)到較大的風(fēng)壓，但是由于出氣蝸殼的周向形狀不均勻，出氣口小，會(huì)導(dǎo)致空氣流量不足且出氣周向的出氣不均勻，而且會(huì)使得風(fēng)扇的工況范圍窄、效率低，耗能升高，這種情況必須相應(yīng)提高頭戴時(shí)空氣凈化器的電源容量，不僅增加成本，更會(huì)增加凈化器的重量而影響消費(fèi)者使用體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了解決上述的問(wèn)題的，目的在于提供一種將軸流動(dòng)葉輪和離心動(dòng)葉輪的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合的風(fēng)扇，通過(guò)離心動(dòng)葉輪實(shí)現(xiàn)升壓過(guò)程，徑軸向的環(huán)形罩和軸向?qū)~使得出氣流量大，且出氣均勻，進(jìn)而使得整個(gè)風(fēng)扇的變工況范圍寬、效率高。

一種離心動(dòng)葉輪，與原動(dòng)機(jī)連接旋轉(zhuǎn)，用于產(chǎn)生氣流，其特征在于，包括：環(huán)形基座；至少在環(huán)形基座的一面上環(huán)繞設(shè)置的多個(gè)離心葉片，其中，離心葉片為等高等厚的弧形葉片，離心葉片靠近環(huán)形基座的內(nèi)環(huán)面的一端為入口端，靠近外環(huán)面的一端為出口端，離心葉片的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的。

本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，離心葉片的厚度是沿中弧線均勻等厚分布的。

本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，離心葉片的入口端為圓弧形，出口端為尖端的銳角。

本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，離心葉片的出口端和環(huán)形基座的外環(huán)面平齊。

本發(fā)明提供的離心動(dòng)葉輪，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，環(huán)形基座的內(nèi)環(huán)面邊緣設(shè)置有環(huán)形突起殼，該環(huán)形突起殼設(shè)置在與離心葉片相同的一面上。

本發(fā)明還提供一種葉片組件，與原動(dòng)機(jī)連接旋轉(zhuǎn)，用于產(chǎn)生氣流并均勻的排出，其特征在于，包括：軸向?qū)~，具有中心環(huán)和在該中心環(huán)的外壁上環(huán)繞設(shè)置的多個(gè)軸向?qū)~片；環(huán)形罩，呈中間突起的環(huán)形，和軸向?qū)~配合且固定連接；以及上述的離心動(dòng)葉輪，設(shè)置在環(huán)形罩和軸向?qū)~之間的空間內(nèi)，經(jīng)由離心動(dòng)葉輪后的高速高壓氣流在經(jīng)過(guò)軸向?qū)~后被降速增壓后從軸向?qū)~的多個(gè)軸向?qū)~片的間隙中排出。

本發(fā)明提供的葉片組件，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，軸向?qū)~片還包括外環(huán)片，其與環(huán)形罩固定連接，軸向?qū)~片連接中心環(huán)的一端為根部，另一端為葉尖部，軸向?qū)~片的切線角從其根部到葉尖部是線性均勻減小的，外環(huán)片套在多個(gè)軸向?qū)~片上且與葉尖部連接。

本發(fā)明提供的葉片組件，還可以具有這樣的特征，其特征在于：其中，軸向?qū)~片的轉(zhuǎn)折角為10～20度，環(huán)形罩整體呈喇叭形，其進(jìn)口面積小于出口面積。

本發(fā)明提供的葉片組件，還可以具有這樣的特征，其特征在于還包括：后蓋板，設(shè)置在軸向?qū)~上，與環(huán)形罩相配而將環(huán)形基座的中空部分覆蓋起來(lái)。

本發(fā)明還提供一種風(fēng)扇，用于固定安裝在安裝部件上，產(chǎn)生氣流并均勻的排出，其特征在于，包括：固定設(shè)置在安裝部件上的原動(dòng)機(jī)，具有輸出軸；上述的葉片組件，其具有的離心動(dòng)葉輪和輸出軸連接，葉片組件所具有的環(huán)形罩的的外邊緣上設(shè)置有安裝件，用于組裝銜接。

發(fā)明作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所提供的離心動(dòng)葉輪，由于具有環(huán)形基座和環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形基座的一面上的多個(gè)離心葉片，離心葉片的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的，通過(guò)多個(gè)離心葉片的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)吸入的氣體做功來(lái)轉(zhuǎn)化為高速流動(dòng)的氣體，在相鄰的離心葉片之間的空隙是隨著氣流的流動(dòng)方向而越來(lái)越大的，這樣在流動(dòng)的過(guò)程中高速流動(dòng)的空氣的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為高壓的勢(shì)能，即高速流動(dòng)的空氣從上述的間隙流出后就獲得了高壓。另一面，由于空隙是逐漸變大的，所以氣流比較平穩(wěn)，對(duì)應(yīng)的高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的擾動(dòng)也比較小，氣流更均勻。

根據(jù)本發(fā)明所提供的葉片組件，由于具有上述的離心動(dòng)葉輪和軸向?qū)~以及環(huán)形罩，這三者彼此形成的空氣流道包括進(jìn)氣段、離心動(dòng)葉輪、徑軸向的環(huán)形罩以及軸向?qū)~這四個(gè)部分。

其中，進(jìn)氣段為風(fēng)扇進(jìn)氣口到離心動(dòng)葉輪進(jìn)口部分，旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)葉輪在進(jìn)口形成持續(xù)的負(fù)壓將經(jīng)由環(huán)形罩的軸向流動(dòng)的空氣源源不斷的吸入，通過(guò)進(jìn)氣段進(jìn)入到離心動(dòng)葉輪中，減少了流道空氣阻力。

離心動(dòng)葉輪將高速運(yùn)動(dòng)的空氣的機(jī)械能加載到空氣，使離心動(dòng)葉輪的出口的空氣壓力能和速度動(dòng)能大幅增加，并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢(shì)能從而進(jìn)一步提高出口空氣的風(fēng)壓。

徑軸向的環(huán)形罩的圓弧形的光滑內(nèi)壁將離心動(dòng)葉輪的出口徑向流動(dòng)的空氣圓滑的轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng)，在該罩頭中高速高壓的空氣能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步地降速增壓，使出氣均勻、柔和。

從環(huán)形罩出來(lái)的軸向流動(dòng)的空氣進(jìn)入軸向?qū)~，在多個(gè)軸向?qū)~片的作用下，被進(jìn)一步地降低速度和改變方向而變?yōu)檩S向流動(dòng)，最后在穿過(guò)過(guò)濾層后均勻、柔和地被輸送到穿戴式空氣凈化器里面。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的風(fēng)扇的三維示意圖；

圖2為圖1的另一方向的視圖；

圖3為本發(fā)明的風(fēng)扇的剖視圖；

圖4為圖3的另一方向的視圖；

圖5為本發(fā)明的風(fēng)扇中的后蓋板和軸向?qū)~的示意圖；

圖6為本發(fā)明的風(fēng)扇中的環(huán)形罩的示意圖；

圖7為本發(fā)明的風(fēng)扇中的離心動(dòng)葉輪的示意圖；

圖8為本發(fā)明的單個(gè)離心葉片的橫截面示意圖；以及

圖9為本發(fā)明的風(fēng)扇的空氣流道示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的風(fēng)扇的具體結(jié)構(gòu)作具體闡述。

實(shí)施例

圖1為本發(fā)明的風(fēng)扇的三維示意圖。

圖2為圖1的另一方向的視圖。

圖3為本發(fā)明的風(fēng)扇的剖視圖。

圖4為圖3的另一方向的視圖。

如圖1-4所示，風(fēng)扇1包括原動(dòng)機(jī)(圖中未顯示)和葉片組件100，原動(dòng)機(jī)的輸出軸和葉片組件連接。本實(shí)施例中風(fēng)扇為適用于頭戴式空氣凈化器的小型風(fēng)扇，對(duì)應(yīng)的，原動(dòng)機(jī)選用永磁直流電機(jī)，其定子是線圈，轉(zhuǎn)動(dòng)部份是磁體殼(就是個(gè)人計(jì)算機(jī)的cpu的散熱風(fēng)扇所用的微型電機(jī))。

如圖2、3、4所示，葉片組件100包括軸向?qū)~10、環(huán)形罩20、離心動(dòng)葉輪30以及后蓋板40。

圖5為本發(fā)明的風(fēng)扇中的后蓋板和軸向?qū)~的示意圖。

軸向?qū)~10，具有圓形的中心環(huán)11和環(huán)繞設(shè)置在該中心環(huán)11的外壁上的多個(gè)軸向?qū)~片12和外環(huán)片13。

如圖5所示，中心環(huán)11的外壁上均勻設(shè)置有同扭向的8個(gè)軸向?qū)~片12。軸向?qū)~片12連接中心環(huán)11的外壁的一端為根部，另一端為葉尖部。軸向?qū)~片12的切線角從其根部到葉尖部是線性均勻減小的，裝折角(根部的切線角和葉尖部切線角的差值)為10-20度，本實(shí)施例中為15度。

圓形的外環(huán)片13套在軸向?qū)~片12上且與葉尖部連接，如圖5所示。本實(shí)施例中外環(huán)片13上均勻環(huán)繞設(shè)置有3個(gè)通孔，用于安裝固定。

圖6為本發(fā)明的風(fēng)扇中的環(huán)形罩的示意圖。

如圖3、4所示，環(huán)形罩20的外邊緣上設(shè)置有和外環(huán)片13上的通孔配合的安裝柱，這三個(gè)安裝柱穿過(guò)通孔后將環(huán)形罩20和軸向?qū)~10連接在一起。

如圖6所示，圓形的環(huán)形罩20呈中間突起的環(huán)形，整體呈喇叭形，其進(jìn)口面積小于出口面積，中空部分的圓形的進(jìn)口和中心環(huán)11是共軸的。環(huán)形罩20的進(jìn)口和出口使用圓弧形的曲線面過(guò)渡連接，同時(shí)內(nèi)壁也加工為光滑的。其邊緣部分環(huán)繞設(shè)置有3個(gè)安裝柱21和外環(huán)片13上的3個(gè)通孔相配合固定，用于將環(huán)形罩20、軸向?qū)~10組裝銜接起來(lái)并安裝到安裝部件上。

圖7為本發(fā)明的風(fēng)扇中的離心動(dòng)葉輪的示意圖。

如圖3、4所示，圓形的離心動(dòng)葉輪30設(shè)置在環(huán)形罩20和軸向?qū)~10之間的空間內(nèi)。

如圖7所示，離心動(dòng)葉輪30具有環(huán)形基座31、環(huán)形突起殼32、多個(gè)離心葉片33。

環(huán)形基座31，為圓環(huán)形的薄片。

環(huán)形突起殼32，呈圓桶形，設(shè)置在靠近環(huán)形罩20的進(jìn)口的一面上，封閉底面面靠近環(huán)形罩20的進(jìn)口的方向，而開(kāi)口面背離環(huán)形罩20的進(jìn)口的方向。本實(shí)施例中如圖7所示，封閉底面是平面，也可以設(shè)計(jì)為凸起的圓弧面。

該環(huán)形突起殼32與后蓋板40相對(duì)，兩者之間的空腔即為固定設(shè)置原動(dòng)機(jī)的空間，本實(shí)施例中，作為原動(dòng)機(jī)100的微型永磁直流電機(jī)就是固定設(shè)置在后蓋板上的，電機(jī)的圓柱形轉(zhuǎn)子即磁體殼套入環(huán)形突起殼32內(nèi)，而電機(jī)的定子即線圈與后蓋板40固定連接。

環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形基座31的一面上的至少多個(gè)離心葉片33，本實(shí)施例中離心葉片是設(shè)置在靠近環(huán)形罩20的進(jìn)口的一面上的(即設(shè)置在與環(huán)形突起殼32相同的一面上)，數(shù)目為37個(gè)。作為一種優(yōu)化，本實(shí)施例的離心葉片也可以設(shè)置在環(huán)形基座31的背離環(huán)形罩20的一面上，或是兩面都設(shè)置。

圖8為本發(fā)明的單個(gè)離心葉片的橫截面示意圖。

進(jìn)一步，如圖8所示，離心葉片33為等高等厚的弧形葉片，37個(gè)離心葉片37的環(huán)形方向是相同的。圖中的虛線表示的中弧線的兩側(cè)是等厚的即離心葉片33的厚度是沿中弧線均勻等厚分布的。

離心葉片33靠近環(huán)形基座31的內(nèi)環(huán)面的一端為入口端，靠近外環(huán)面的一端為出口端，離心葉片33的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的。離心葉片的入口端為圓弧形，出口端為尖端的銳角，出口端和環(huán)形基座10的外環(huán)面平齊。

后蓋板40，呈圓形，如圖2、3、4、5所示，設(shè)置在軸向?qū)~10上，與環(huán)形罩20同軸而將環(huán)形基座31的的邊緣部分固定連接，而將環(huán)形基座31的中空部分覆蓋起來(lái)。

圖9為本發(fā)明的風(fēng)扇的空氣流道示意圖。

下面結(jié)合圖9的空氣流道示意圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的風(fēng)扇的工作原理。

如圖9所示，空氣流道包括進(jìn)氣段a、離心動(dòng)葉輪部分b、徑軸向的環(huán)形罩部分c以及軸向?qū)~部分d這四個(gè)部分。

首先，進(jìn)氣段a為風(fēng)扇進(jìn)口(環(huán)形罩的進(jìn)口)到離心動(dòng)葉輪進(jìn)口部分(離心葉片的入口端)，旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)葉輪在進(jìn)口形成持續(xù)的負(fù)壓將經(jīng)由環(huán)形罩的軸向流動(dòng)的空氣源源不斷的吸入，通過(guò)進(jìn)氣段進(jìn)入到離心動(dòng)葉輪中，減少了流道空氣阻力。

離心動(dòng)葉輪將高速運(yùn)動(dòng)的空氣的機(jī)械能加載到空氣，使離心動(dòng)葉輪的出口的空氣壓力能和速度動(dòng)能大幅增加，并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢(shì)能從而進(jìn)一步提高出口空氣的風(fēng)壓。

徑軸向的環(huán)形罩的圓弧形的光滑內(nèi)壁將離心動(dòng)葉輪的出口徑向流動(dòng)的空氣圓滑的轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng)，在該罩頭中高速高壓的空氣能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步地降速增壓，使出氣均勻、柔和。

從環(huán)形罩出來(lái)的軸向流動(dòng)的空氣進(jìn)入軸向?qū)~，在多個(gè)軸向?qū)~片的作用下，被進(jìn)一步地降低速度和改變方向而變?yōu)檩S向流動(dòng)，最后均勻、柔和地輸出空氣流。

實(shí)施例的作用和有益效果

根據(jù)本實(shí)施例所提供的離心動(dòng)葉輪，由于具有環(huán)形基座和環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形基座的一面上的多個(gè)離心葉片，離心葉片的切線角從入口端到出口端是線性均勻增大的，通過(guò)多個(gè)離心葉片的高速旋轉(zhuǎn)對(duì)吸入的氣體做功來(lái)轉(zhuǎn)化為高速流動(dòng)的氣體，在相鄰的離心葉片之間的空隙是隨著氣流的流動(dòng)方向而越來(lái)越大的，這樣在流動(dòng)的過(guò)程中高速流動(dòng)的空氣的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為高壓的勢(shì)能，即高速流動(dòng)的空氣從上述的間隙流出后就獲得了高壓。另一面，用于空隙是逐漸變大的，所以氣流比較平穩(wěn)，對(duì)應(yīng)的高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的擾動(dòng)也比較小，氣流更均勻。

根據(jù)本發(fā)明所提供的葉片組件，由于具有上述的離心動(dòng)葉輪和軸向?qū)~以及環(huán)形罩，這三者彼此形成的空氣流道包括進(jìn)氣段、離心動(dòng)葉輪、徑軸向的環(huán)形罩以及軸向?qū)~這四個(gè)部分。

其中，進(jìn)氣段為風(fēng)扇進(jìn)氣口到離心動(dòng)葉輪進(jìn)口部分，旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)葉輪在進(jìn)口形成持續(xù)的負(fù)壓將經(jīng)由環(huán)形罩的軸向流動(dòng)的空氣源源不斷的吸入，通過(guò)進(jìn)氣段進(jìn)入到離心動(dòng)葉輪中，減少了流道空氣阻力。

離心動(dòng)葉輪將高速運(yùn)動(dòng)的空氣的機(jī)械能加載到空氣，使離心動(dòng)葉輪的出口的空氣壓力能和速度動(dòng)能大幅增加，并將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣的壓力勢(shì)能從而進(jìn)一步提高出口空氣的風(fēng)壓。

徑軸向的環(huán)形罩的圓弧形的光滑內(nèi)壁將離心動(dòng)葉輪的出口徑向流動(dòng)的空氣圓滑的轉(zhuǎn)變?yōu)檩S向流動(dòng)，在該罩頭中高速高壓的空氣能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步地降速增壓，使出氣均勻、柔和。

從環(huán)形罩出來(lái)的軸向流動(dòng)的空氣進(jìn)入軸向?qū)~，在多個(gè)軸向?qū)~片的作用下，被進(jìn)一步地降低速度和改變方向而變?yōu)檩S向流動(dòng)，最后在穿過(guò)過(guò)濾層后均勻、柔和地被輸送到穿戴式空氣凈化器里面。